Linux内存管理机制研究

查看linux系统中处于free状态的内存有两个角度，一个是从内核的角度来看，一个是从应用层的角度来看的。

1.从内核的角度来看free的内存，就是内核目前可以直接分配到，不需要额外的操作，这个free值是不包括系统中处于buffer和cache状态的内存；但是在内核需要时，或在系统运行逐步推进时，buffer和cache状态的内存可以变为free状态的内存。

2.从应用层的角度来看系统处于free状态的内存，这个值是包括处于buffer和cache的，所以应用层分配内存时，可以直接从buffer和cache中拿。

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linux系统之所以提高这种机制，是因为把内存都置为free状态，还不如把最近使用过的内存缓存起来(如从磁盘中读取的数据)，这样再次需要这些数据时可以直接从内存中取，而不需要有一个漫长的磁盘操作，这样可以提高系统的整体性能。因为free状态的内存中的内容是不可用的，与其闲置还不如发挥它们的作用。而在系统需要时，又可以快速的从这些可释放的内存中分配，我想这种机制是非常好的。

下面我们来看看free命令的结果：

total       used       free     shared    buffers     cached

Mem:           500        355        145          0          67            249

-/+ buffers/cache:       38         462

Swap:          996          1        994

在这个结果中的第一行是从内核角度来看系统内存使用状态的，可以看到free的内存只有145M；

第二行是从应用层的角度来看系统内存的使用状况，可以看到free的内存有462M；

你有没有看到462这个值的妙处呢？？？？462 ：＝ 145 ＋ 249 ＋ 67

实例二：在Linux下查看内存我们一般用command free；

[root@nonamelinux ]# free

total     used    free  shared   buffers    cached；

Mem:       386024   377116   8908    0       21280      155468；

-/+ buffers/cache:  200368  185656；

Swap:      393552     0     393552；

下面是对这些数值的解释：

total:总计物理内存的大小。

used:已使用多大。

free:可用有多少。

Shared:多个进程共享的内存总额。

Buffers/cached:磁盘缓存的大小。

第三行(-/+ buffers/cached):

used:已使用多大。

free:可用有多少。

第四行就不多解释了。

区别：第二行(mem)的used/free与第三行(-/+ buffers/cache) used/free的区别。 这两个的区别在于使用的角度来看，第一行是从OS的角度来看，因为对于OS，buffers/cached 都是属于被使用，所以他的可用内存是8908KB,已用内存是377116KB,其中包括，内核(OS)使用+Application(X,oracle,etc)使用的+buffers+cached.

第三行所指的是从应用程序角度来看，对于应用程序来说，buffers/cached 是等于可用的，因为buffer/cached是为了提高文件读取的性能，当应用程序需在用到内存的时候，buffer/cached会很快地被回收。

所以从应用程序的角度来说，可用内存=系统free memory+buffers+cached。

如上例：

185656=8908+21280+155468

接下来解释什么时候内存会被交换，以及按什么方交换。 当可用内存少于额定值的时候，就会开会进行交换。

如何看额定值(RHEL4.0)：

#cat /proc/meminfo

交换将通过三个途径来减少系统中使用的物理页面的个数：

1.减少缓冲与页面cache的大小，

2.将系统V类型的内存页面交换出去，

3.换出或者丢弃页面。(Application 占用的内存页，也就是物理内存不足)。

事实上，少量地使用swap是不会影响到系统性能的。

下面是buffers与cached的区别。

buffers是指用来给块设备做的缓冲大小，他只记录文件系统的metadata以及 tracking in-flight pages. cached是用来给文件做缓冲。

那就是说：buffers是用来存储，目录里面有什么内容，权限等等。而cached直接用来记忆我们打开的文件，如果你想知道他是不是真的生效，你可以试一下，先后执行两次命令#man X ,你就可以明显的感觉到第二次的开打的速度快很多。

实验：在一台没有什么应用的机器上做会看得比较明显。记得实验只能做一次，如果想多做请换一个文件名。

#free

#man X

#free

#man X

#free

你可以先后比较一下free后显示buffers的大小。

另一个实验：

#free

#ls /dev

#free

你比较一下两个的大小，当然这个buffers随时都在增加，但你有ls过的话，增加的速度会变得快，这个就是buffers/chached的区别。

实例三：

linux 优先使用物理内存，当物理内存还有空闲时，linux是不会施放内存的，即时占用内存的程序已经被关闭了(这部分内存就用来做缓存了)。也就是说，即时你有2G的内存,用过一段时间后，也会被占满。这样做的好处是，启动那些刚开启过的程序、或是读取刚存取过得数据会比较快，对于服务器很有好处。

你可以用 free 指令查看一下输出，用 used 减去 buffer 和 cache，才是你运行中的程序所占用的空间，这是我的输出:

total     used      free    shared   buffers    cached

Mem:   516300   504264  12036     0       88396    236792

-/+ buffers/cache: 179076 337224

Swap: 1544184 21276 1522908

504264 - 88396 - 236792 = 179076

也就是说目前正在被使用的内存只有 179 兆。不要被 504兆的used吓住了。

windows则总是给内存留下一定的空闲空间，即时内存有空闲也会让程序使用一些虚拟内存，这样做的好处是，启动新的程序比较快，直接分给它些空闲内存就可以了，而linux下呢？由于内存经常处于全部被使用的状态，则要先清理出一块内存，再分配给新的程序使用，因此，新程序的启动会慢一些。

另外，内存是随机访问的，也就是说，无论你的内存占用了多少，数据的存取时间都是相同的，跟硬盘不同